延長LED照明系統(tǒng)使用壽命的方法

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-12-26

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交流電源線路中的瞬態(tài)浪涌事件,，LED照明工程，極易造成戶外LED照明設(shè)備損壞,。在LED電源供應(yīng)器前端安裝浪涌保護(hù)組件,，是既實(shí)惠又有效的解決方法，可在微秒時(shí)間內(nèi)抑制過壓瞬變,，避免過熱情形發(fā)生,，從而提高LED照明設(shè)備的可靠性并延長使用壽命。

全球大約有25%的能源消耗是由照明應(yīng)用產(chǎn)生,，因此,，讓照明更加節(jié)能對(duì)整體能源利用會(huì)帶來重大影響，綠色照明,，也為其他應(yīng)用節(jié)省更多可用能源,。立法勸阻人們使用白熾燈的立法，已經(jīng)成為LED照明設(shè)備需求增長的一個(gè)重要因素,。與此同時(shí),，消費(fèi)者和工業(yè)用戶對(duì)節(jié)能照明方案的興趣都日益高漲，進(jìn)一步刺激了市場對(duì)LED照明的需求,。

LED效率(每瓦更高流明),、二次光學(xué)組件(更好的透鏡/反射鏡)，電工照明,，以及散熱的技術(shù)創(chuàng)新,，使得LED照明逐漸取代了傳統(tǒng)的光源，如戶外應(yīng)用的水銀燈,、金屬鹵素?zé)艏扳c燈,。然而，戶外LED照明安裝起來會(huì)非常昂貴,，投資的回報(bào)必須建立在更低的瓦數(shù)需求,、更低的維護(hù)成本和更長的使用壽命。為了防止戶外LED在5年左右的投資回報(bào)期內(nèi)出現(xiàn)故障,，高耐用性和可靠性至關(guān)重要,。交流電源線路中的瞬態(tài)浪涌事件，對(duì)戶外LED照明燈具構(gòu)成嚴(yán)重的威脅,。

抑制浪涌事件 延長照明壽命

每當(dāng)電氣設(shè)備打開或關(guān)閉時(shí),，過壓瞬變浪涌會(huì)影響到附近的交流電源線路。同樣,，雷擊也會(huì)在交流電源線路中造成瞬變浪涌(圖1),，尤其是在室外環(huán)境中。間接雷擊能量會(huì)對(duì)戶外LED照明裝置產(chǎn)生不利影響,。瞬態(tài)電壓保護(hù)是消除受電氣環(huán)境影響的現(xiàn)場故障的關(guān)鍵,。無論是差模還是共模,，燈具都極易受到損壞。

圖1 間接雷擊對(duì)交流電源線路的影響

．差模

燈具的L-N或L-L接線端子之間的高電壓/電流瞬變,，酒店led照明,，會(huì)對(duì)電源模塊或LED模塊板中的組件造成損壞。

．共模

燈具的L-G(地)或N-G(地)接線端子之間的高電壓/電流瞬變,，會(huì)破壞電源模塊或LED模塊板中的安全絕緣,，口碑，包括LED到散熱器的絕緣,。

為滿足過壓瞬變相關(guān)的重要法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn),，LED照明設(shè)備制造商依賴于精心挑選的保險(xiǎn)絲、金屬氧化物壓敏電阻(MOV),，以及瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管,。美國正帶頭為一些室內(nèi)商業(yè)照明， led室內(nèi)照明,，LED照明工程，以及室外道路,、停車場和車庫照明,，建立統(tǒng)一的性能和安全標(biāo)準(zhǔn)。

除了美國擁有一套自己的標(biāo)準(zhǔn),，IEC 61000-4-5的過壓瞬變浪涌測試,，是針對(duì)LED照明組件的全球性要求。此外,，“一般照明用設(shè)備”IEC 61547中,，還要求進(jìn)行電磁兼容(EMC)抗擾度測試。圖2顯示了測試電壓和電流上升時(shí)間和持續(xù)時(shí)間的兩個(gè)波形定義,。測試波形是一個(gè)1.2x50μs開路電壓波形和一個(gè)8x20μs短路電流波形的組合,。為了進(jìn)行該測試，在連接到燈具之前,，通過將輸出對(duì)地短路而在浪涌發(fā)生器上,，對(duì)指定的峰值電流進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖2 IEC 61000-4-5浪涌抗擾度測試波形:1.2×50μs開路電壓和8×20μs短路電流,。

為了防止因浪涌能量造成的損壞,，ROSH認(rèn)證，提高戶外照明裝置的可靠性,、減少維護(hù)并延長使用壽命,，強(qiáng)大的浪涌抑制電路必不可少。圖3所示的是通常納入到路燈浪涌保護(hù)電路中的各種組件,。

圖3 LED路燈保護(hù)方案

MOV有助SPD抑制瞬變

在電源供應(yīng)器和諸如通常被置于LED驅(qū)動(dòng)器前端的浪涌保護(hù)組件(Surge Protection Device,SPD)模塊的其他應(yīng)用中,，金屬氧化物壓敏電阻技術(shù)是抑制瞬變的一種既實(shí)惠又極其有效的方法,。MOV的設(shè)計(jì)目的，是在微秒時(shí)間內(nèi)鉗制過壓瞬變,。然而,，內(nèi)置于SPD模塊之中，MOV便會(huì)受到因中性點(diǎn)丟失或錯(cuò)誤的安裝接線,，引起的暫時(shí)過電壓條件的影響,。這些條件會(huì)對(duì)MOV造成嚴(yán)重壓力，辦公照明,，導(dǎo)致其經(jīng)歷熱失控,，從而造成冒煙、過熱和可能的火災(zāi),。北美關(guān)于SPD的安全標(biāo)準(zhǔn)(包括UL1449),，定義了確保SPD安全的典型測試條件。過熱斷開保護(hù)是可靠的SPD設(shè)計(jì)的特點(diǎn),，目的在于保護(hù)MOV免受熱失控,。

暴露于一次大浪涌或多次小浪涌之后，MOV的性能往往會(huì)逐步下降,，從而導(dǎo)致MOV漏電流增加,。即使在正常條件下(如120VAC/240VAC工作電壓)，這種退化也會(huì)增加MOV的溫度,。至于MOV旁邊的一個(gè)過熱斷開裝置,，可以被用來感測MOV，因其性能持續(xù)退化導(dǎo)致的溫度增加,。當(dāng)MOV使用壽命結(jié)束時(shí),，過熱斷開裝置將打開電路，將退化的MOV從電路中移除,，國內(nèi)資訊,，并防止災(zāi)難性的故障發(fā)生。

SPD加入壽命終止/更換指示機(jī)制

一旦MOV從電路中斷開連接,，SPD不再提供浪涌抑制保護(hù),。為了防止之后的浪涌對(duì)燈具造成損壞，電路設(shè)計(jì)者應(yīng)采取一種能夠提醒維修人員SPD須要更換的方法,。照明設(shè)計(jì)人員有兩種主要的SPD模塊配置類型可供選擇,，照明資質(zhì)，這取決于他們的維護(hù)和保修策略：并聯(lián)和串聯(lián)浪涌保護(hù)組件,。

．并聯(lián)

SPD模塊與負(fù)載并聯(lián)(圖4),。這里達(dá)到使用壽命終止條件的SPD模塊，被從電源上斷開,，而AC/DC電源供應(yīng)器保持通電,。照明裝置仍然運(yùn)行,，但電源供應(yīng)器和LED模塊，面對(duì)下一次浪涌不再得到保護(hù),。如今,，SPD模塊上帶有充當(dāng)更換指示燈的小LED，車間照明,，如綠色的LED指示SPD模塊在線,，紅色的LED指示SPD模塊掉線。

圖4 并聯(lián)SPD模塊

還可以通過使用一個(gè)照明管理中心,，對(duì)SPD模塊是否須要更換進(jìn)行遠(yuǎn)程提示,。在這個(gè)管理中心中，SPD模塊使用壽命終止指示線,，連接至網(wǎng)絡(luò)化的智能照明系統(tǒng),，而毋須在每個(gè)燈具上都安裝指示燈。

．串聯(lián)

在這種配置中,，SPD模塊與負(fù)載串聯(lián)(圖5),。SPD模塊在使用壽命終止時(shí)，被從電源上斷開,，從而將燈熄滅,，指示著須要撥打維修電話。斷開的SPD模塊不僅將燈熄滅,，而且將AC/DC電源供應(yīng)器，從隨后的浪涌沖擊中隔離開來,。這種配置越來越受到歡迎,，恒光電器，是因?yàn)槠湓赟PD模塊等待更換期間,，保護(hù)了照明裝置投資,。與并聯(lián)的SPD模塊配置中，更換整個(gè)照明裝置相比,，產(chǎn)業(yè)資訊,，更換一個(gè)串聯(lián)的SPD模塊也更為經(jīng)濟(jì)。

圖5 串聯(lián)SPD模塊